工業鍋爐能耗問題及節能措施

鄭維澄

（福建省特種設備檢驗院莆田分院，福建 莆田 351100）

工業鍋爐能耗問題及節能措施

鄭維澄

（福建省特種設備檢驗院莆田分院，福建 莆田 351100）

從長期檢驗實踐中發現福州市工業鍋爐在熱力系統安裝方面存在節能回收設備配置不足,在運行使用方面存在水垢結生嚴重、操作不當等許多薄弱環節，造成鍋爐能耗管理工作嚴重滯后和能源的巨大浪費，本文從熱力系統和運行操作方面提出一些有效節能途徑與對策，提高能源利用效率。

工業鍋爐；能耗；節能措施

一、概述

眾所周知，工業鍋爐能耗是為了生產二次能源——蒸汽或熱水，蒸汽或熱水是通過熱力管網送往各種用熱設備，滿足生產工藝需要。從我市工業鍋爐節能使用狀況普查摸底結果表明：許多企業只重視工業鍋爐本身的節能技術改造，提高出力和熱效率，而對能源的綜合回收利用考慮得較少，日常疏于對管網和用熱設備的滴漏散熱管理，忽視了在熱力系統中裝設必要節能回收設備，水處理設備運行操作不到位，造成能源整體利用率普遍較低。鍋爐受熱面上結生1mm的水垢，浪費燃料3%～5%，采用變頻電機可節省電能30%～40%[1]。鍋爐各項熱損失中，排煙熱損失為最大，達8%～12%[2]。蓄能器是一種節能裝置，一般可節約燃料5%～15%，一臺4t/h、額定蒸汽壓力1.25Mpa的鍋爐,若其連續排污量為5%,則每小時排污排出的熱量相當于7.3Kg標準煤產生的熱量[3]。筆者認為工業鍋爐節能降耗除鍋爐本身改造外，主要應從管網、回收設備、水處理設備和作業人員操作等方面綜合考慮。

二、工業鍋爐熱利用率低成因分析

（一）熱力系統損失

鍋爐、管網和用熱設備組成的熱力系統，該系統的能源利用率等于鍋爐熱效率、管網熱效率和用熱設備熱效率的乘積，即η能=η鍋.η管.η設。由此可見，鍋爐耗能的大小不僅決定于本身熱效率的高低，而且也決定于熱力系統的能源利用率。

（二）運行操作不當造成能源損失

1、從多年檢驗數據統計分析,工業鍋爐結生水垢較為普遍，水垢一般在2～5mm。多起鍋爐鼓包、爆管事故原因分析，結果表明了水垢給工業鍋爐正常運行帶來極大危害：浪費燃料、損壞受熱面、降低鍋爐出力、降低鍋爐使用壽命。這主要是鍋爐作業人員文化程度不高，化學專業知識掌握不多，水處理交換劑隨著交換水量達到一定量而失效時，沒能及時發現、及時再生，延誤再生時機，造成鍋爐結生水垢；其次交換劑交換使用一定時間時,部分交換劑會由于各種原因而發生破碎或被異物堵塞造成處理能力下降,沒對再生后的交換劑實際水處理能力（即Q值）進行必要修正。

2、在運行中，經常將高壓蒸汽膨脹為低壓蒸汽送往用熱設備。在鍋爐啟動時，往往將蒸汽大量排空造成浪費。鍋爐排污量沒能合理控制，使鍋爐內部淤積垢渣。熱力管網上各種閥門跑冒滴漏現象司空見慣，據測試一只DN50閥門漏汽漏水日浪費燃料折合人民幣約80元。

（三)設備配置不齊全造成熱能浪費

1、在工藝系統中沒有裝設蒸汽冷凝水回收裝置，讓優質蒸汽凝結水任其流失，造成熱損失。

2、在工藝系統中沒有裝設蓄能器，當蒸汽使用量不大時，無法將剩余蒸汽通過噴嘴進入蓄能器，將熱能有效儲存。

3、煙道尾部沒有裝設換熱器設備，無法充分利用鍋爐排煙余熱，造成排煙損失。排煙溫度升高5℃，則鍋爐效率降低0.2%。

4、風機、水泵等設備的調速方法是靠調節入口或出口擋板、閥門開度來調節給風量、給水量，使電機輸出功率大量損耗在擋板、閥門截流過程中。

5、在實際使用中，風機、水泵等設備電機設計容量比實際需要高出許多，存在“大馬拉小車”現象，效率低下。

6、排污系統沒有裝設擴容器或換熱器對排污熱量進行利用。

（四）熱力管道安裝設計不科學

1、對露天輸汽、水管道保溫層表面沒有很好防雨措施。

2、蒸汽輸送管道布局不合理，采用管徑偏大，輸送距離較遠，造成壓降較大，能耗損失大。

三、降低工業鍋爐能耗對策

（一）變頻技術應用

在風機、水泵、鏈條變速箱等設備上裝設變頻器，可有力地提高電動機的工作效率、節約電能。

1、根據流體力學原理，風機、水泵流量Q與轉速N成正比，所需功率P與轉速N的立方成正比。如果風機、水泵的效率一定，當流量下降時，改變電機轉速，其功率P明顯下降。

2、風機的工作效率計算公式：ηp=C1（Q/N）-C2（Q/N）2，式中Q為流量，N為轉速，C1、C2為常數。通過風門調節風量時，因轉速N不變，則效率ηp下降，而通過轉速控制風量時，風量與轉速成正比，比值Q/N不變，ηp效率始終保持最佳狀態。

（二）水處理再生時機識別

經過多年的現場檢驗實踐，總結出工業鍋爐水處理再生時機簡易識別方法：在水處理設備進水側加裝一個日常使用的水表，當交換劑更換或再生結束時，交換劑具有正常處理能力時，記下此時水表的讀數Q1；交換劑從開始工作，每天要提取出水水樣三次進行分析，當分析結果顯示水質硬度不符合鍋爐用水標準時,記下此時水表讀數Q2，那么交換劑在軟化周期內實際能軟化處理的水量為Q=(Q2-Q1)。只要鍋爐的給水水源不變情況下，則司爐人員只要記住Q值，當水處理設備軟化處理水量達到Q時，應該進行下一次的交換劑再生工作，這樣就能確保交換劑在正常的處理能力下工作。考慮到交換劑使用后少部分破碎或被異物堵塞造成處理能力下降,一般情況下，對交換劑處理水量可按5%Q遞減進行修正,實踐證明較合理。

（三）鍋水品質輔助控制

每天應在鍋內加入少量的純堿水溶液,可以防止司爐人員工作疏忽而忘記及時再生，導致少量硬水進入鍋爐產生的少量水垢,有效防止鍋爐水垢結生，節約了燃料。

（四）排污量合理控制

鍋爐排污量可用水位表顯示的水位降進行度量,即用“水箱法”測出水位每下降10mm所對應的鍋水量,同時測出每次排污前后鍋水堿度的下降幅度,從而建立相應關系, 即用堿度高低決定排污時水位表的水位降，避免多排造成浪費，少排鍋筒內結生水垢。

（五）管道設計要合理

為減少蒸汽管道的散熱損失，應盡可能采用小的管徑，縮短輸送距離。在輸送蒸汽前將汽壓降低到最低必須的數值。對供熱設備和管道進行良好的保溫。運行中，用紅外線測溫儀對管道保溫層表面溫度定期進行測量，保溫層表面溫度不超過60℃。

（六）裝設一些熱能回收裝置

在熱力系統中要增設蒸汽冷凝水回收裝置，對蒸汽冷凝水進行回收，可節省20%燃料。在排煙系統中要增設換熱器，降低排煙溫度，可節省1.5%燃料。要增設蒸汽蓄熱器用來儲存多余蒸汽。

四、結束語

綜上所述，工業鍋爐采取多種節能途徑相結合，能有效地降低能耗。主要做好以下工作：1、要點增設蒸汽冷凝水回收裝置、排煙換熱器、蒸汽蓄熱器等設備，提高能源利用率。2、要準確把握水處理交換劑再生時機和鍋內適量加藥的輔助，能有效地防止水垢結生。3、用“水箱法”正確控制排污量。4、變頻技術推廣應用。5、加強作業人員節能技術培訓，開展鍋爐能效測試。實踐證明，這些措施應用能有效地提高能源的利用率，降低成本，提高企業經濟效益。

[1]鹿道智主編《工業鍋爐司爐教程》第二版 航空工業出版社 2005.4.

[2]周英 赴欣剛編著《鍋爐水處理實用技術》第一版 地震出版社 2002.6.

[3]張昊編 《工業鍋爐檢驗》 中國鍋爐壓力容器檢驗協會 2003.9.

Issue of Industrial Boiler on Energy Consumption And Energy Conservation Measures

ZHENG Weicheng
(Fujian Special Equipment Supervision and Inspection Institute Putian Branch, Putian 351100, Fujian, China)

During long-term inspection practice, it is found that there is a deficiency in the configuration of energy conservation and recovery equipment in the installation of thermodynamic system of industrial boiler in this city. Many weak links in the running and implementing of industrial boilers, such as serious sediment incrustation, improper operation and etc., have brought a big delay to the management of energy consumption of industrial boiler and caused a big energy waste. The author puts forward some effective ways and countermeasures in energy conservation in thermodynamic system and also running and operating to improve the use efficiency of energy.

industrial boiler; energy consumption; energy conservation measures

2010-03-17

鄭維澄，男，福建省特種設備檢驗院莆田分院書記兼副院長，高級工程師